// 运用你所掌握的数据结构，设计和实现一个  LRU (最近最少使用) 缓存机制。它应该支持以下操作： 获取数据 get 和 写入数据 put 。

// 获取数据 get(key) - 如果密钥 (key) 存在于缓存中，则获取密钥的值（总是正数），否则返回 -1。
// 写入数据 put(key, value) - 如果密钥不存在，则写入其数据值。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据值，从而为新的数据值留出空间。

// 进阶:

// 你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作？

// 示例:

// LRUCache cache = new LRUCache( 2 /* 缓存容量 */ );

// cache.put(1, 1);
// cache.put(2, 2);
// cache.get(1);       // 返回  1
// cache.put(3, 3);    // 该操作会使得密钥 2 作废
// cache.get(2);       // 返回 -1 (未找到)
// cache.put(4, 4);    // 该操作会使得密钥 1 作废
// cache.get(1);       // 返回 -1 (未找到)
// cache.get(3);       // 返回  3
// cache.get(4);       // 返回  4

#include <list>
#include <unordered_map>

using namespace std;

class LRUCache {
public:
    LRUCache(int capacity) {
        cap = capacity;
    }
    
    int get(int key) {
        auto it = m.find(key);
        if (it == m.end()) return -1; // 不存在
        L.splice(L.begin(), L, it->second);
        return it->second->second;
    }
    
    void put(int key, int value) {
        auto it = m.find(key);
        if (it != m.end()) L.erase(it->second);
        L.push_front(make_pair(key, value));
        m[key] = L.begin();
        if (m.size() > cap) {
            int k = L.rbegin()->first;
            L.pop_back();
            m.erase(k);
        }
    }

private:
    int cap;
    list<pair<int, int>> L;
    unordered_map<int, list<pair<int, int>>::iterator> m;
};

/**
 * Your LRUCache object will be instantiated and called as such:
 * LRUCache* obj = new LRUCache(capacity);
 * int param_1 = obj->get(key);
 * obj->put(key,value);
 */

// 哈希表 + 双向链表
struct DLinkedNode
{
    int key{0};
    int value{0};
    DLinkedNode* prev{nullptr};
    DLinkedNode* next{nullptr};
    DLinkedNode() {}
    DLinkedNode(int _key, int _value) : key(_key), value(_value) {}
};

class LRUCache {
private:
    unordered_map<int, DLinkedNode*> cache;
    DLinkedNode* head{nullptr};
    DLinkedNode* tail{nullptr};
    int size{0};
    int capacity{0};
public:
    LRUCache(int _capacity) : capacity(_capacity) {
        head = new DLinkedNode(); // dummy head
        tail = new DLinkedNode(); // dummy tail
        head->next = tail;
        tail->prev = head;
    }
    int get(int key) {
        if (cache.count(key) == 0) {
            return -1;
        }
        DLinkedNode* node = cache[key];
        moveToHead(node);
        return node->value;
    }
    void put(int key, int value) {
        if (cache.count(key) == 0) {
            DLinkedNode* node = new DLinkedNode(key, value);
            cache[key] = node;
            addToHead(node);
            ++size;
            if (size > capacity) {
                DLinkedNode* removedNode = removeTail();
                cache.erase(removedNode->key);
                delete removedNode;
                --size;
            }
        } else {
            DLinkedNode* node = cache[key];
            node->value = value;
            moveToHead(node);
        }
    }
private:
    void addToHead(DLinkedNode* node) {
        node->prev = head;
        node->next = head->next;
        head->next->prev = node;
        head->next = node;
    }
    void removeNode(DLinkedNode* node) {
        node->prev->next = node->next;
        node->next->prev = node->prev;
    }
    void moveToHead(DLinkedNode* node) {
        removeNode(node);
        addToHead(node);
    }
    DLinkedNode* removeTail() {
        DLinkedNode* node = tail->prev;
        removeNode(node);
        return node;
    }
};